19.05.2021 • AstronomieAstrophysik

Sternschwingungen liefern Blick in die junge Galaxis

Milchstraße hatte bereits vor einer großen Verschmelzung einen beträchtlichen Teil ihrer Sterne gebildet.

Die chemische Zusammensetzung, die Lage und die Bewegung der Sterne in der Milchstraße enthalten wertvolle Informationen über ihren Ursprung und ihre Geschichte. Durch die Kombination der präzisen Daten der zweiten Datenveröffentlichung der ESA-Weltraummission Gaia mit denen der hochauflösenden spektroskopischen Durchmusterung APOGEE identifizierten Wissenschaftler kürzlich den außergalaktischen Ursprung einer bedeutenden Population der heutigen Halo-Sterne der Milchstraße. Mittels gründlicher Analysen stellten sie fest, dass diese Sterne Teil einer Satellitengalaxie namens Gaia-Enceladus waren, die vor etwa zehn Milliarden Jahren in die Milchstraße fiel. Um zu verstehen, wie sich diese Verschmelzung auf unsere Galaxie ausgewirkt hat, bedarf es einer genauen Chronologie der Ereignisse in der frühen Geschichte der Milchstraße, die ein internationales Forschungsteam jetzt vorgenommen hat.

Abb.: Sterndichtekarte der Milchstraße, erstellt mit dem StarHorse-Code unter...
Abb.: Sterndichtekarte der Milchstraße, erstellt mit dem StarHorse-Code unter Verwendung von Gaia-Daten. Auf der linken Seite ist das Gesichtsfeld des Kepler-Satelliten eingefügt. Die Punkte sind die APOGEE-Ziele im Kepler-Feld. (Bild: ESA/AIP/A. Queiroz & StarHorse Team)

Dazu nutzten die Forscher die Asteroseismologie, also die Untersuchung globaler, resonanter Moden in Sternen. Die relativen Frequenzen und Amplituden der Eigenschwingungen der Sterne hängen vom Radius des Sterns und der Dichteverteilung in seinem Inneren ab. Beide Eigenschaften ändern sich mit der Entwicklung des Sterns und so können die Wissenschaftler mit Hilfe von Computermodellen das Alter der Sterne abschätzen. Anhand der Frequenzen der Sterne, die mit Daten des Kepler-Satelliten in Kombination mit Gaia- und APOGEE-Daten ermittelt wurden, bestimmte das Team mit zuvor unerreichter Präzision das relative Alter von etwa hundert roten Riesensternen. Einige dieser Sterne stammen aus Gaia-Enceladus und bilden einen Teil der Überreste der früh mit der Milchstraße verschmolzenen Zwerggalaxie.

Die Ergebnisse zeigen, dass diese akkretierten Sterne ein ähnliches, aber etwas jüngeres Alter haben als die Mehrheit der an Ort und Stelle geborenen Sterne. Das deutet darauf hin, dass die Milchstraße zum Zeitpunkt der Kollision, in den ersten Milliarden Jahren der Galaxienentstehung, bereits effizient Sterne gebildet hat, welche sich jetzt hauptsächlich in ihrer dicken Scheibe befinden.

Die Asteroseismologie verwendet Informationen aus einzelnen Schwingungsfrequenzen – im Gegensatz zu umfassenden, durchschnittlichen Eigenschaften des Schwingungsspektrums – und erlaubt den Wissenschaftlern so, sehr präzise das Alter der Sterne abzuleiten. Das Team beabsichtigt nun, diesen Ansatz auf größere Stichproben von Sternen anzuwenden und auch die subtileren Eigenschaften der Frequenzspektren einzubeziehen. Das wird schließlich zu einem viel schärferen Blick auf die Verschmelzungsgeschichte und die Entstehung der Milchstraße führen.

AIP / RK

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